病理生理学缺氧

病理生理学缺氧有关知识点，从概述、常用的血氧指标、缺氧、缺氧治疗、缺氧时机体功能与代谢变化。

缺 氧

• 概述
  • 概念
    • 任何原因引起的机体供氧不足或用氧障碍导致机体代谢和形态结构异常变化的病理过程称为缺氧
  • 呼吸
    • 外呼吸(供氧)
      • 肺通气和肺换气
    • 内呼吸(用氧)
      • 细胞线粒体
• 常 用 的 血 氧 指 标
  • 血氧分压PO2
    • 定义
      • 为物理溶解于血液中的氧所产生的张力，又称血氧张力。正常值:动脉血氧分压PaO2:100mmHg(13.3kPa),静脉血氧分压PvO2:40mmHg.
    • 决定因素
      • 吸入气的氧分压和肺的通气和弥散功能(外呼吸功能)
    • 意义
      • 其变化反映组织、细胞对氧的摄取和利用状态即内呼吸功能
  • 血氧容量CO2max
    • 定义
      • 是指在标准条件下(氧分压为150mmHg，二氧化碳分压为40mmHg，温度为38℃)，在100毫升血液中的血红蛋白Hb所能结合的最大氧量即Hb充分氧合后的最大携氧量 正常值:血氧容量为20ml/dl
    • 决定因素
      • 血液中Hb的含量及其与氧气结合的能力(Hb的质与量)
    • 意义
      • 反映了血液携带氧的能力
  • 血氧含量CO2
    • 定义
      • 为100ml血液中实际含有的氧量，包括物理溶解和化学结合的氧量 正常值:动脉血氧含量CaO2:19ml/dl 静脉血氧含量CvO2:14ml/dl
    • 决定因素
      • 血氧分压和血氧容量
    • 意义
      • 动-静脉氧含量差(CaO2-CvO2)
        • 影响因素:组织从单位容积血液内摄取的氧量。血氧容量＞血氧含量
          • 正常值:5ml/dl
        • 意义:①动-静脉氧含量差↑，组织耗氧量多;动-静脉含氧含量差↓，组织耗氧量少
  • 血红蛋白氧饱和度SO2
    • 定义
      • 是指血液中氧合Hb占总Hb的百分数，约等于血氧含量与血氧容量的比值。即血红蛋白与氧结合的的能力 正常值 :动脉血氧饱和度SaO2:95%～98%，静脉血氧饱和度SvO2:70%～75%.
    • 决定因素
      • 主要取决于PO2，两者之间的关系系曲线呈“S”形。称为氧和Hb解离曲线，简称氧离曲线
    • 氧离曲线
      • 氧离曲线右移，Hb与氧的亲和力降低
        • 血液pH↓，温度↑，CO2分压↑，2,3-DPG↑
      • 氧离曲线左移，Hb与氧的亲和力升高
        • 相反
• 缺 氧
  • 供 氧 不 足
    • 低张性缺氧
      • 概述
        • 概念:又称乏氧性缺氧，以动脉血氧分压降低血氧含量减少为基本特征的缺氧
      • 原因
        • 吸入气氧分压过低
          • 多发生于海拔3000m以上的高原、高空，通气不良的坑道、矿井
        • 外呼吸功能障碍
          • 肺通气(如异物吸入)功能障碍，肺换气(肺炎)功能障碍。又称呼吸性缺氧
        • 静脉血分流入动脉
          • 右向左分流
            • (先天性心脏病患者)肺动脉狭窄或肺动脉高压或法洛四联症
      • 机制
        • PaO2↓→SaO2↓，CaO2↓→A-V氧含量差↓
      • 皮肤粘膜颜色
        • 脱氧血红蛋白浓度≥5g/dl，呈青紫色，称发绀。缺氧不一定会出现发绀(重度贫血患者)，出现发绀不一定会缺氧(红细胞增多者)
    • 血液性缺氧
      • 概述
        • 概念:由于血红蛋白含量减少或血红蛋白性质改变(血氧容量)，血液携氧能力降低或与血红蛋白结合的氧不易释出引起的缺氧。PaO2正常，故又称等张性缺氧
      • 原因
        • 血红蛋白含量减少
          • 严重贫血、缺血
        • 一氧化碳中毒
          • 机制
            • 一氧化碳可与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白
            • 碳氧血红蛋白(Hb-CO)
              • ①CO与Hb的亲和力是氧的210倍，结合形成HbCO而失去携氧能力
              • ②CO与Hb分子中的某个血红素结合后，将增加其余3个血红素对氧的亲和力， 使Hb结合的氧不易释放，氧离曲线左移
              • ③CO还可抑制红细胞内糖酵解，使2，3-DPG生成减少,也可导致氧离曲线左移，进一步加重组织缺氧
        • 高铁血红蛋白血症
          • 血红素中的二价铁可在氧化剂(食用大量腌菜)的作用下氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白(咖啡色)
          • 肠源性发绀:高铁血红蛋白血症皮肤黏膜可出现青紫色
        • 血红蛋白与氧的亲和力异常增高
          • 如输入大量库存血，输入大量碱性液体等
      • 机制
        • CaO2max↓→CaO2↓→Cap内血氧分压↓较快→氧弥散速度↓→A-V氧含量差↓→组织缺氧
      • 皮肤黏膜颜色
        • ①贫血患者呈苍白色②CO中毒患者呈樱桃红色③高铁血红蛋白血症患者呈棕褐色或类似发绀的颜色
    • 循环性缺氧
      • 概述
        • 概念:是指因组织血流量减少或血流速度减慢，使组织供氧量减少所引起的缺氧，又称为低血性缺氧或低动力性缺氧。其中，因动脉血灌流不足引起的缺氧称为缺血性缺氧，因静脉血回流障碍引起的缺氧为淤血性缺氧
      • 原因
        • 全身性循环障碍
          • 见于心力衰竭和休克
        • 局部性循环障碍
          • 见于动脉硬化，血管炎，血栓形成和栓塞血管痉挛或受压等。会引起局部组织缺血或瘀血性缺氧
      • 机制
        • 血流速度↓
          • →单位容积的血液在组织中滞留，释放O2↑→A-V氧含量差↑
          • →单位时间内流过组织的总流量释放的总O2↓→缺氧
      • 皮肤粘膜颜色
        • ①缺血性缺氧组织器官呈苍白色②淤血性缺氧呈暗红色
  • 用氧障碍
    • 组织性缺氧
      • 概述
        • 在组织供养正常的情况下，因组织细胞氧利用障，引起ATP生成减少，该现象称为组织性缺氧或氧利用障碍性缺氧
      • 原因
        • 药物对线粒体氧化，磷酸化的抑制
          • 急性中毒(氰化物)
        • 呼吸酶合成减少
        • 线粒体损伤
      • 机制
        • 氧化磷酸化(生物氧化)障碍→用氧障碍
        • 氰化物的机制
          • 氰化物→与氧化型细胞色素氧化酶结合→形成氧化高铁细胞色素氧化酶→呼吸链中断→用氧障碍
      • 皮肤黏膜颜色
        • 皮肤患者呈红色或玫瑰红色。因细胞用氧障碍，毛细血管中氧合血红蛋白较多
• 缺氧治疗
  • 去除病因
    • 去除病因或消除缺氧的原因是缺氧治疗的前提和关键。吸氧是治疗缺氧的基本方法
  • 氧疗
    • 概念:通过吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗疾病的方法。对低张性缺氧非常有效
  • 防止氧中毒
    • 氧中毒:如果长时间吸入氧分压过高的气体则可能引起组织、细胞损害。机制:与活性氧的毒性作用有关
    • 分类:肺型氧中毒，脑型氧中毒，眼型氧中毒
• 缺氧时机体的 功能与代谢变化
  • 概述
    • ①轻度缺氧:PaO2＜60mmHg，代偿反应为主。严重缺氧:PaO2＜30mmHg,代谢、机能障碍
  • 呼吸系统的变化
    • 代偿性反应
    • 通气量增大
      • 机制
        • PaO2↑→刺激外周化学感受器(颈动脉体和主动脉体)→呼吸中枢兴奋→呼吸加深加快
          • →肺泡通气量增加→Pa02↑
          • 胸腔负压↑→肺血流量和心输出量↑→有利于氧气的摄取和运输
        • 备注:通气过度导致脑脊液中PCO2↓，对中枢化学感受器刺激↓，导致肺通气受限
      • 肺通气变化与缺氧程度和缺氧持续时间有关 (如平原人进入高原后)
        • 早期
          • 肺通气量增加65%
            • PaO2↓，PaCO2↓。呼吸深快，呼吸中枢受抑制，肺通气量增加不多
        • 数日后
          • 正常时5～7倍
            • 肾脏代偿性排出HCO3-。pH逐渐恢复正常。缺氧对呼吸中枢的作用充分显示
        • 惯性
          • 回降，较平时高15%
            • 外周化学感受器对低氧的敏感性↓
    • 呼吸功能障碍
    • 高原肺水肿 (急性肺水肿)
      • 表现
        • ①4000米高原，1-4天内②呼吸困难、严重发绀，咳粉红色泡沫痰或白色泡沫痰③肺部有湿啰音
      • 可能机制
    • 中枢性呼吸衰竭
      • 表现
        • 周期性呼吸;潮式呼吸;间停呼吸
          • PaO2＜30mmHg，缺氧直接抑制呼吸中枢，导致肺通气量减少
  • 循环系统的变化
    • 心脏
      • 代偿性反应
        • 心率↑，心肌收缩力↑，心输出量↑
        • 机制
          • PaO2↓
            • →肺通气↑→刺激肺牵张感受器
            • →交感神经
            • →胸廓运动↑→胸腔负压↑→回心血量↑
      • 损伤性变化
        • 心律↑，心肌收缩力↑，心输出量↑，心律失常
        • 机制
          • ATP↓，血液粘度↑，细胞内离子改变
    • 血液分布改变
      • 概述
        • 机制
          • 缺氧时交感神经兴奋
            • a受体，血管收缩
            • B受体，血管扩张
          • 局部代谢产物
            • 血管扩张
        • 改变
          • 心和脑的血流量增多
            • B受体占优势及腺苷、前列环素
          • 皮肤、内脏、骨骼肌和肾的组织血流量减少
            • a受体占优势
      • 重要器官 血流量变化
        • 冠状动脉
          • 血管扩张
            • 机制:兴奋B受体。局部代谢产物:腺苷↑、前列环素
        • 脑循环血流量变化
          • 血管扩张
            • 机制:局部代谢产物:腺苷↑、前列环素、NO、H+
        • 肺循环血流量变化
          • 血管收缩
        • 毛细血管
          • 组织毛细血管增生，血流量增多
            • 意义:缩短了氧从血管向组织细胞弥散的距离，增加了组织供氧量，具有代偿意义
  • 血液系统的变化
    • 红细胞和血红蛋白均↑
      • 机制
        • 低氧血流经肾小球→肾小球旁细胞→促红细胞生成素↑→骨髓干细胞向红系分化，增殖和加速Hb合成→网织红细胞↑→血液携氧能力↑
      • 过度增多
        • 机制:RBC↑→血液粘滞↑→心后负荷↑→心衰→供氧↓
        • 高原红细胞增多症:出现头疼，头晕，失眠等多种症状
    • 2,3—DPG↑，红细胞释氧能力↑， 氧离曲线右移
      • 氧离曲线右移
        • 机制
          • ①2,3-DPG与脱氧血红蛋白(HHb)结合→稳定空间结构→结合氧的能力↓
          • ②2,3-DPG本身为酸性，不易透过红细胞→2,3-DPG↑→红细胞内Ph↓→血红蛋白与氧的亲和力↓
      • 2,3-DPG↑
        • 机制
          • ①生成增多
            • HbO2(氧合血红蛋白)的中央空穴小不能结合2,3-DPG,而HHb的中央空穴大可结合红细胞内→红cell内游离的2,3-DPG↓→对磷酸果糖激酶和DPGM的抑制作用↓→糖酵解↑→2,3-DPG生成↑
          • ②分解减少
            • 低氧
              • →通气过度→呼碱
              • →HHb↑→偏碱性
              • →抑制2,3-DPG磷酸酶→分解↓
  • 中枢系统
    • 机制
      • ①缺氧、酸中毒→脑血管扩张，Cap通透性↑→间质性水肿Cap压↑、组织液生成↑(血管源性脑水肿) ②缺氧→ATP↓→细胞受损(细胞毒性脑水肿)③脑充血、水肿→颅内压↑→加重缺血缺氧
    • 脑组织对缺氧极为敏感
      • 急性缺氧，:头痛、思维能力降低 慢性缺氧:易疲劳、注意力不集中 严重者:惊厥、意识丧失
  • 组织、细胞
    • 代偿性变化
      • 细胞用氧能力↑
        • 线粒体数目↑ 内膜表面积↑ 呼吸链中的酶↑ 细胞内呼吸功能↑
          • 尽可能多的利用氧
      • 糖酵解↑
        • ATP生成↓，ATP/ADP比值↓ →磷酸果糖激酶活性↑→糖酵解↑
          • 尽可能多的产生ATP
      • 载氧蛋白表达↑
        • 如肌红蛋白。增加体内氧的储存
          • 尽可能多的储备氧
    • 损伤性变化
      • 细胞膜损伤
        • Na+内流↑:渗透压↑→水内流→细胞水肿
        • K+外流:代谢障碍及膜电位负值↓
        • Ca2+内流:Ca2+超载
      • 线粒体损伤
        • 表现为:线粒体肿胀，脊断裂溶解，外膜破裂，基质外溢
      • 溶酶体损伤
        • 酸中毒→溶酶体通透性↑→溶酶体释放→组织细胞溶解，坏死
• 具有特征变化的血氧指标